Искусственное закрепление грунтов. Искусственное закрепление грунтов — это такое воздействие на грунт, в результате которого повышается его прочность: он становится неразмываемым

Искусственное закрепление грунтов — это такое воздействие на грунт, в результате которого повышается его прочность: он становится неразмываемым, а в некоторых случаях и водонепроницаемым, и применяется с целью создания водонепроницаемых ограждений при отрывке котлованов и траншей, борьбы с оплыванием откосов, а также укрепления оснований фундаментов. В строительстве применяется поверхностное — на глубине менее 1 м, и глубинное — на глубине в несколько метров, закрепление грунта.

Искусственное закрепление грунтов может выполняться: замораживанием, цементацией, силикатизацией, битумизацией, термическими и электрохимическими способами и др. Замораживание применяют в водонасыщенных грунтах (плывунах) при возведении фундаментов, сооружении шахт и др. Для замораживания грунта по периметру котлована погружают замораживающие колонки из труб, соединенные между собой трубопроводом, по которому нагнетают охлаждающую жидкость-рассол с температурой -20...-25 °С. Существенными недостатками метода являются временный эффект замораживания, длительный процесс оттаивания, необходимость разрабатывать весьма прочный мерзлый грунт. Однако технология замораживания хорошо отработана и способ широко применяется.

Цементация применяется для закрепления крупно-, среднезернистых песков и трещиноватых скальных пород путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы. В зависимости от размера трещины и пористости песка применяют суспензию с отношением цемента к воде от 1:1 до 1:10, а также цементные растворы с добавками глины, песка и других инертных материалов. Радиус закрепления грунтов составляет в скальных грунтах — 1,2-1,5 м, в крупных песках — 0,5-0,75 м, в песках средней крупности — 0,3-0,5 м. Цементацию производят нисходящими зонами; нагнетание прекращают при достижении заданного поглощения или когда снижение расхода раствора достигнет 0,5 л/мин в течение 20 мин при заданном давлении.

Силикатизация применяется для повышения прочности, устойчивости и водонепроницаемости песчаных и водонасыщенных грунтов с коэффициентом фильтрации от 2 до 80 м/сут. Способ силикатизации успешно применяется для закрепления грунтов в основаниях существующих зданий в целях ликвидации их просадок. Силикатизация может быть двух- и одно-растворной. Двухрастворная силикатизация заключается в последовательном нагнетании в грунт сначала водного раствора силиката натрия (жидкого стекла), а затем хлористого кальция, которые в результате химической реакции образуют гель кремниевой кислоты, гидрат окиси кальция (известь) и хлористый натрий. При этом прочность грунта достигает 1,5-3 МПа

Для слабо дренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0,3 м/сут применяется способ одноразовой силикатизации; при этом в грунт закачивается смесь жидкого стекла с отвердителем. Прочность закрепленного грунта получается 0,3-0,6 МПа — предельная прочность при одноосном сжатии кубика из закрепленного грунта размером 5x5x5 см. Лессовые грунты укрепляют, нагнетая в них под давлением раствор жидкого стекла, который, вступая в реакцию с содержащимися в этих грунтах солями кальция, образует гель кремниевой кислоты, гидрат окиси кальция и сернокислый натрий.

Раствор при силикатизации нагнетают специальными трубами-инъекторами, погружаемыми раздельно или пакетами по пять штук. Расстояние между инъекторами принимается в зависимости от типа грунта и уточняется экспериментально.

Битумизация применяется для закрепления песчаных и сильнотрещиноватых скальных грунтов, а также для прекращения через них фильтрации воды. Горячий битум нагнетают в грунт через инъекторы, установленные в пробуренных скважинах. Горячий битум к инъекторам подается от котлов насосам по трубам под давлением. Глинизация заключается в инъецировании глинистого раствора в пористые грунты и мало чем отличается от цементации.

Смолизация — закрепление грунтов инъекцией синтетической карбамидной смолы; способ применяется для закрепления грунтов с коэффициентом 0,3-5,0 м/сут. Термическое закрепление лессовых грунтов состоит в обжиге их горячими газами, образующимися в результате сжигания жидкого или газообразного топлива в скважинах, пробуренных в толще закрепляемого грунта. При толщине лессового грунта менее 3 м применять этот метод нерационально.

Электрическое и электрохимическое закрепление грунтов применяется для закрепления глинистых и илистых грунтов. Оно заключается в пропускании через грунт постоянного тока напряжением 30-100 В плотностью тока 0,5-7 А на 1 м2 вертикального сечения закрепляемого слоя грунта. Электродами в данном случае являются металлические стержни или трубы, которые забивают в грунт параллельными рядами через 0,6-1 м. Для ускорения процесса закрепления в грунт вводят через трубу, являющуюся катодом, раствор хлористого кальция. В результате глина уплотняется, осушается и теряет способность к пучению.